水污染控制工程 课程标准 整体设计

水污染控制工程学习领域课程教学设计水污染控制工程学习领域课程教学设计一、学习领域定位 课程组通过调研、科学分析当前水污染控制行业就业形势及毕业生信息反馈情并积极征求水污染控制行业专家意见，对典型工作任务进行了如下分析：图1 典型工作任务分析污水从产生到得到处理能排放或回用，必须完成污水设计并投产及运行管理过程。因此，合理的工艺设计及良好的运行管理能力是水污染控制从业人员的核心能力。为了保证学生能力培养目标的实现，在学习水污染控制工程课程前，需要完成环境工程制图CAD制图、环境微生物学、环境监测、化工原理等基础课程和专业基础课程。学习水污染控制工程课程的同时或者完成学习后，需要学习给排水工程设计（管道工程）、施工概论等后续课程。二、学习目标1.专业能力学以致用是能力培养根本。通过任务训练，学生动手，在完成任务过程中实现知识、技能一体化。学生应该具备如下技能： 能够运行工具书进行给定水质、水量的污水厂工艺设计 能够利用设计数据绘制工艺图 能够读懂别人设计的工艺图并指导施工 能够运行所学根据具体现场工艺制定调试方案 能够筹备必要的监测试验室 能够利用监测仪器、药剂对水质指标、运行指标进行监测并准确记录 能够运行监测数据结果进行合理分析并指导运行管理、异常问题的解决 能够所学及经验及时判断运行异常并及时制定解决方案并解决异常问题 通过合作提高解决问题和与人合作的能力2.方法能力 能举一反三，适应岗位变化的可持续发展能力 主动学习新技术、新技能并应用到工作岗位能力。 熟悉掌握最新国家、地方、行业相应环保规范 同行业不同情况的类比调研及对比分析、统计能力3.社会能力 具有较强的与人交流能力。 具有小组团结合作和协作能力。 具有良好的心理素质和克服困难的能力。三、学习内容为了保证学生学有所成、学有所用，毕业后走上工作岗位能快速上手，高质量胜任工作岗位并能有较好的可持续发展空间。课程组及专家组在共同研究并确定课程定位基础上组织教学内容。教学内容确定原则是以工作过程为导向，培养学生的职业能力及社会关键能力。结合实际工作岗位需求及学生主要岗位面向确定了如下学习内容。学习情境学习单元参考学时情境名称情境描述1.城镇生活污水厂的设计 以“典型城镇生活污水厂”设计任务为载体，通过项目、任务锻炼，学生熟练掌握任务分析、资料调查分析、制定方案、工艺设计、图纸绘制的程序及方法。1.1设计任务研究分析2961.2现场调研与资料整理41.3方案构思、论证与确定 81.4工程设计计算书制定481.5工程图纸绘制281.6工程现场简单施工指导102.工业废水处理站的设计在学会对“生活污水厂的设计”基础上，加强对工业废水的“可生化性”分析，以便进行针对性工艺设计。2.1工业废水与生活污水特点分析345（设计）2.2不同废水可生化性判定42.3几种典型废水方案分析62.4特定废水工艺设计、计算323.城镇生活污水厂运行管理以“城镇生活污水厂运行管理”项目为训练载体，通过各组成任务训练，让学生熟悉真实工作情境，掌握工作程序与方法。3.1 调试条件确定、人员安排2403.2单机调试、全线调试43.3试运行43.4日常管理63.5异常解决与总结评估244.简单工业废水处理站调试、运行管理以“简单工业废水处理站运行管理”项目为训练载体，强化锻炼学生的常规废水的调试、管理及问题解决能力。4.1单机调试、全线调试2204.2日常管理64.3异常解决与总结评估125.复杂工业废水处理站调试、运行管理复杂废水处理难度加大，以“复杂工业废水处理站运行管理”项目为训练载体，通过特定子任务的情境锻炼，升华学生的实践能力。5.1单机调试、全线调试240（实训）5.2重点生化系统日常管理85.3异常解决与总结评估30四、学习领域设计说明1.学习领域设计基于对学习领域课程模式的研究，课程组邀请行业专家进行岗位能力需求分析，梳理职业工作过程，确定“水污染控制工程”典型工作任务。在“典型工作任务子任务小任务”工作分析的基础上，依据教学分析从而确定“学习领域-学习情境学习单元”。以项目或任务为载体的教学情境中，尽可能地由学生独立计划、独立实施、独立检查、独立修正和独立评价，让学生在行动中学习，在学习中行动。让学生在任务中学习,在主动中发展,在合作中增长知识;创设一种适合学生主动发展的空间和氛围,让学生去看、去想、去做。（1）污水厂工艺系统设计 学习领域整体设计典型工作任务分析工作工作内容工作任务污水厂工艺设计接受任务对污水处理任务进行针对分析，为方案确定打下初步基础考察调研在任务分析的基础上，对污水处理厂或工厂实际情况进行现场考察，尽可能拿到第一手资料、并作类似工程类比调查方案论证根据任务分析及调查情况，选择不少于3套方案，进行技术、经济综合分析，确定最优方案工艺计算根据选择的最优方案进行工艺计算图纸绘制根据工艺设计数据，手动、CAD设计图纸学习领域整体设计学习内容生活污水工业废水情境1情境2接受任务分析设计任务：水量、水质、出水要求考察调研现场考察类比工程调研方案论证制定多套方案技术、经济比对分析工艺计算物化系统设计可生化系统设计好氧系统设计厌氧系统设计图纸绘制手绘构筑图纸 CAD绘制构筑图纸（2）污水厂调试、运行管理 学习领域整体设计典型工作任务分析工作工作内容工作任务污水厂调试运行管理打江山调试调试条件确定调试工作准备及人员安排单机、单元、全线的调试守江山试运行设计参数试运行最佳工况点试运行日常巡视指标检测、分析污水、污泥状态观察、设备声响、跑冒滴漏、锈蚀检查指标检测、数据记录、分析保江山异常故障分析、应对措施、监控经验总结、评价设备运行故障分析、应对、监控构筑物故障分析、应对、监控异常问题经验总结、应对方案评价及改善从头来污水控制系统崩溃，从新开始 调试、试运行、日常管理、异常解决（实训） 学习领域整体设计工作内容生活污水（基础）工业废水情境1情境2情境3简单工业废水（强化）复杂工业废水（升华）调试调试条件确定调试工作准备及人员安排单机、单元、全线调试试运行设计参数试运行最佳工况点确定运行管理污水、污泥状态观察设备声响、跑冒滴漏、锈蚀检查指标检测、数据记录、分析故障解决设备故障分析、应对构筑物故障分析、应对、监控经验总结、评价及改善实训（多种污水中试设备运行）注：1.工业废水运行管理难于生活污水。2.简单工业废水指有机物浓度高于生活污水但没有毒害。3.复杂工业废水指成分复杂并有毒害成分。2.学习情境设计学习情境1：生活污水厂设计 参考学时：96学习目标以“生活污水厂”项目为载体，进行“污水厂设计”学习情境锻炼。学习目标以学生为出发点的，核心是计算与施工专业能力目标的培养。通过完成项目，学生能够使用计算工具书及参照已有类似工程数据进行工程设计计算、图纸绘制并能指导现场施工。通过情境训练，增强团队合作能力、图纸读识能力、计算机操作能力。学习单元教学方法和建议单元名称任务载体1.1设计任务研究分析设计任务及要求分析示范教学法，分组讨论教学法1.2现场调研与资料整理地形图、气象、地质资料、类似工程资料搜索现场教学法、仿真教学法 1.3方案构思、论证与确定 通过分析掌握的设计资料，进行类似工程调查，进行不少于3个设计方案的构思，并进行经济、技术对比分析确定最佳方案。分组讨论教学法 角色扮演法建议组织学生分组进行方案构思论证，并进行甲、乙方代表角色扮演，敲定最佳方案。1.4工程设计计算书制定完成选定方案的设计/计算任务教学法 引导文教学法 建议分配具体任务到各小组，各小组独立完成。1.5工程图纸绘制用图纸表达设计数据及设计思想任务教学法 引导文教学法建议分配具体任务到各小组，各小组独立完成。1.6工程现场简单施工指导依据设计成果指导施工示范教学法 现场教学法学习情境2：工业废水处理站设计 参考学时：45学习目标以 “工业废水处理站”典型项目为载体，学习目标以学生为出发点的，核心是计算与施工专业能力目标的培养。通过完成项目，不但巩固学生应用工具书进行设计能力学生能力、增强团队合作能力、图纸读识能力、计算机操作能力，更要加强对工业废水的“可生化性”分析，以便学生能够进行针对性进行工艺设计，提高学生的发展潜力。学习单元教学方法和建议单元名称任务载体2.1工业废水与生活污水特点分析生活污水、工业废水水质、水量对比分析讨论教学法任务（调研）教学法2.2不同废水的可生化性判定根据给定废水进行试验设计，判定可生化性任务（小试）教学法现场教学法（类比调查）案例教学法2.3几种典型废水方案分析类似工程对比分析分组讨论教学法 现场教学法2.4特定废水工艺设计、计算依据调研、分析、小试成果，进行工艺设计、计算分组进行教学法任务教学法 引导文教学法注：建议在课程设计环节中完成本教学情境。学习情境3：生活污水厂调试运行管理 参考学时：40学习目标以“生活污水”项目为载体，进行“污水厂调试运行管理”学习情境锻炼。以学生为主体进行任务安排，通过完成项目，学生能够针对污水厂具体情况进行独立调试、运行及日常管理操作，使学生具备较强的对水处理设备操作、运行、管理与维护技能和解决问题的能力。更能够针对日常故障进行针对性故障分析、找出缘由并对症采取措施。通过训练，培养学生具有实事求是的科学态度和吃苦耐劳的良好作风；增强团队合作能力、资料查询能力、吃苦耐劳能力。学习单元教学方法和建议单元名称任务载体2.1 单机调试调试各种设备，获取最佳运行工况点现场教学法 示范教学法2.2 单元及全线调试调试构筑物及设施，获得最佳运行参数现场教学法 示范教学法 仿真教学法 任务教学法2.3 试运行利用小型系统、仿真系统，强化调试成果，进一步摸索运行规律，积累运行经验示范教学法 仿真教学法 任务教学法2.4 日常管理熟悉污水厂管理程序、方法，总结优化管理规律示范教学法 仿真教学法 任务教学法2.5 异常解决利用污水厂顶岗实习、仿真系统操作，锻炼发现问题，分析问题，解决问题能力，并能够及时总结、评估应对方案。示范教学法 仿真教学法 任务教学法建议多播放问题图片、视频进行教学。注：建议最好能顶岗实习，但鉴于行业特点，顶岗实习困难，可以采用仿真系统及利用采集生活区废水在实训中心中试系统进行能力训练。学习情境4：一般工业废水处理站调试运行管理 参考学时：20学习目标以“一般工业废水”为项目为载体，进行“调试运行管理”学习情境强化锻炼。在完成“生活污水厂调试运行管理”情境必须具备能力的基础上，强化锻炼学生的常规废水的调试、管理及问题解决能力。学习单元教学方法和建议单元名称任务载体4.1单机调试、全线调试调试各种设备时，根据工业废水与生活污水不同点，获取最佳运行工况点任务教学法引导文教学法4.2日常管理区分工业废水厂日常管理与生活污水厂运行差异，熟悉工业废水站的特定管理程序、方法，总结优化管理规律示范教学法 分组讨论教学法任务教学法 引导文教学法4.3异常解决与总结评估利用工厂废水处理站顶岗实习、仿真系统操作，锻炼发现问题，分析问题，解决问题能力，并能够及时总结、评估应对方案。示范教学法 分组讨论教学法任务教学法 引导文教学法学习情境5：复杂工业废水处理站调试运行管理 参考学时：40学习目标以“复杂工业废水”为项目为载体，进行“调试运行管理”学习情境升华锻炼。在完成“生活污水厂调试运行管理”情境和“一般工业废水处理站调试运行管理”情境所必须具备能力的基础上，升华锻炼学生的复杂工业废水的调试、管理及问题解决能力。确保学生在工作岗位上的可持续发展能力。学习单元教学方法和建议单元名称任务载体5.1单机调试、全线调试区分与“一般废水”设备调试的不同，积累调试经验，提升应对能力任务教学法 引导文教学法5.2生化系统日常管理进行废水处理站顶岗实习、中试系统运行及仿真系统操作项目训练，升华管理能力。示范教学法 分组讨论教学法任务教学法 引导文教学法5.3异常解决、总结评估以中试运行系统及仿真系统为载体，升华进行更复杂问题的发现、分析、解决并能评估完善能力。示范教学法 分组讨论教学法任务教学法 引导文教学法注：建议最好能顶岗实习，但鉴于行业特点，顶岗实习困难，可以采用仿真系统及模拟工业废水特点，调配废水在实训中心中试系统进行能力训练。3.堂课设计“污泥上浮异常”堂课设计 （120分钟）能力目标：1.锻炼学生运行所学，能够利用污水厂现场现象的观察结果及水质监测数据对“污泥上浮”的具体原因进行判定，并制定合理的处理方案。2.小组团队协作能力3.语言表达能力4.专业外语能力5.计算机操作能力建议方法：1.案例法2.仿真教学法3.讨论法课前准备：1.全班分4组，每组6-8人2.准备不同污水厂污泥上浮图片、视频、仿真软件、污水厂操作手册（4套）步骤一：复习提问 （5分钟）Q：上次课我们学会了对付活性污泥法异常问题？A：污泥膨胀（老师跟同学一起复习污泥膨胀的导致因素后）Q：污泥膨胀导致的后果是什么？A：污泥沉淀性变坏，而且会上浮到页面，出水水质差。Q:是不是在活性污泥法构筑物中发现污泥有上浮现象就是污泥膨胀了呢？A：不应该这么绝对，具体不是很清楚了。肯定学生的想法，确实在活性污泥法中，导致污泥不沉淀反而上升到水面的问题中，除了污泥上浮诱因外，还有一个货真价实的“污泥上浮”问题（Floatation of Activated Sludge ）。我们今天就来学会对付它。步骤二：案例引入“污泥上浮”（Floatation of Activated Sludge ）（10分钟）邢台某污水厂(生活污水：Municipal Waste Water )活性污泥(Activated Nudge)发生污泥上浮故障。（污水厂典型故障）（幻灯片播放图片、视频）学生兴趣很高，疑问也很多？泥上浮这么厉害！泥块好大！怎么回事？怎么解决？步骤三：因势利导，教师介绍污泥上浮的不同现象及具体原因。但不介绍解决方法（吊胃口）。（25分钟）体现为污泥上浮的现象有：污泥腐败、污泥反硝化、污泥中毒及已学的丝状菌膨胀。导致污泥上浮的具体原因有：污泥停留时间过长、曝气池充氧过度、硝化过度、污泥排放有死角、污水中有毒害物质等。步骤四：训练制定某污水厂污泥上浮方案 （50分钟）1.安排任务：某类似污水厂也发生污泥上浮（图片、视频）及相应水质数据。2.小组讨论，分析现象，确定原因。（小组不同，结果不一）3.根据小组确定的原因制定解决方法。（老师没讲，只能自己想办法）4.方案论证、修改 （老师只针对学生认定的原因而制定的方案而指导）步骤五：方案效果仿真检验及总结 （25分钟）1.仿真系统操作。（学生依据自己的方案操作，对错自知。）（污泥上浮现象一但发生，即便措施正确、到位，但是彻底解决在短时间内无法实现，为了保证验证方案效果，只能采用仿真系统而无法现场教学。）2.小组代表自评3.教师结合各小组特点及出现的问题进行整合点评。4.自我挑战 勇攀高峰 ：工业废水（industrial wastewater ）污泥上浮。（难度较大，要求学生课下完成）步骤六：简介泡沫（Foaming）异常问题 安排自学 （5分钟）讲解：污泥上浮后，由于有曝气系统的搅拌作用，会导致曝气池发生泡沫现象，这个我们该怎么解决呢？这个问题的出现，跟我们已学的“污泥膨胀”和“污泥上浮”有着密切的关系。课下大家自学“泡沫”内容，为我们战胜“泡沫”保卫活性污泥系统打下基础。五、考核方案1.考核方式对学生的考核评价要以学生自身岗位能力培养及高职人才培养模式为宗旨，考核方式建议采用“校内教师评价+校外技术人员评价”相结合的方式。考核标准应该科学、合理，便于实施。 2.考试要求考核的总成绩为100分。考核组成有理论的“应知”部分，实训实践的“应会”部分及污水处理工、水环境监测工技能鉴定组成。具体考核打分比例如下：1.应知部分，笔试考核内容占总成绩的25%，内容涉及教学情境1、教学情境3。“应知”考核由教师在校内完成；2.应会部分，实训成绩占总成绩60%，内容涉及教学情境2、教学情境4、教学情境5。 “应会”主要由企业技术人员及实训教师考核，地点为校内外实训基地；说明：在水污染控制工程授课过程中，考核方式采用过程性考核。即没完成一个教学情境就要进行跟踪考核。3.技能鉴定部分，由以通过国家职业技能鉴定污水处理工或水环境监测工为准，通过者及获得技能鉴定所得成绩的20%。技能鉴定由邢台技能鉴定中心统一实施。考核量化打分表具体比例如下：考核项目应知部分（25%）应会部分（60%）技能鉴定部分（15%）总成绩情境1情境2情境3情境4情境5比例10%15%15%20%25%15%100六、教材、资料1.教材水污染控制及设备运行郭正 张宝军主编 高等教育出版社，2007 水污染控制技术实验实训指导书郭正 张宝军主编 环境科学出版社，2007 2.参考资料（1）唐受印、戴友芝等主编，水处理工程师手册，化学工业出版社，2000（2）张自杰 主编，废水处理理论与设计，中国建筑工业出版社，2003（3）沈耀良 王宝贞主编，废水生物处理新技术-理论与应用，中国环境科出版社，1999（4）于尔捷 张杰主编，给水排水工程快速设计手册，中国建筑工业出版社，19963.网络资料（1）水污染控制工程自主学习网络平台（校内）http:/10.8.10.243/courses/swrkzgc/web/（2）专业网站及BBS学生应该常到专业网站及BBS进行网络学习。跟已毕业并具有一定工程经验的技术人员进行交流，不但可以为自己的顺利就业有所帮助，也会获得一定的岗位能力。可以“认识”一些知名学者、工程师，进而通过他们了解水处理现状及发展动态。a.水世界中国城镇水网http:/www.chinacitywater.orgb.水世界学术论坛http:/www.chinacitywater.org/bbsc.网易环保d.筑龙水处理e.中国水网http:/www.h2o-13